Войти

Перекрестное напыление: электроникой смогут оснастить все пластиковые поверхности

1497
2
+4
Источник изображения: Фото: mipt.ru

Новый российский принтер поможет уменьшить габариты смартфонов и сделать гибкие экраны более экономичными

Российский аэрозольный 3D-принтер позволит создавать электронные платы на пластиковых поверхностях любой формы с помощью направленного потока наночастиц. В результате солнечные батареи можно будет печатать прямо на крышах автомобилей, а такие элементы мобильных телефонов, как принимающие и передающие антенны, начнут встраивать в их корпуса, уменьшив габариты устройств. Новую технологию можно будет использовать и для создания токопроводящей основы гибких экранов, что сделает их более экономичными. Уже создан экспериментальный прототип принтера, а его промышленная версия может появиться в ближайшие годы.

Напрыскать микросхемами

Создание микросхем на поверхности недорогих полимерных пластин — одна из приоритетных задач ученых, решение которой должно приблизить широкое внедрение гибкой электроники. Однако стандартный промышленный метод фотолитографии не подходит для этой цели из-за использования высоких температур, при воздействии которых пластик расплавляется. Поэтому сейчас элементы микросхем наносят на него более щадящим способом — с помощью особых чернил, которые обладают повышенным электрическим сопротивлением и в конечном счете снижают экономичность новых устройств. Выход из этого положения предложили российские ученые, разработавшие альтернативную технологию производства.

— Для создания электроники мы используем особый аэрозольный принтер, который формирует ее элементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.д.) с помощью осаждения наночастиц металлов на поверхности полимерного материала, — отметил в разговоре с «Известиями» научный сотрудник лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур Московского физико-технического института Алексей Ефимов. — После этого частицы спекаются с помощью лазерного воздействия, которое позволяет создать между ними прочные механические связи с хорошей проводимостью.

Сотрудники лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур Павел Арсенов, Булат Маснавиев, Алексей Ефимов и Денис Корнюшин около экспериментального образца аэрозольного 3D-принтера с лазерным ассистированием

Источник изображения: Фото: mipt.ru

По словам эксперта, малый размер используемых частиц позволил минимизировать температуру их плавления до 400 °C (в начале полета частицы) и ниже (в зависимости от применяемого металла). В результате пластиковая подложка из используемого учеными полиимида (класс полимеров. — «Известия») не повреждается от нагрева и остается целой.

При этом сами частицы принтер получает с помощью эрозии (испарения) металлов из-за воздействия электрического тока. После этого их направленный поток проходит через узкую (диаметром в 100 микрон) неподвижную печатающую головку и попадает на заготовку, которая движется вместе с координатным столом. В этот же момент частицы оказываются под воздействием лазерного излучения, которое окончательно формирует из них электронные элементы.

Волшебный аэрозоль

В отличие от стандартной кремниевой электроники ее пластичный полимерный вариант ученые планируют использовать для создания токопроводящей основы гибких экранов для мобильных телефонов и планшетов, которая будет обладать минимальным электрическим сопротивлением. В результате это должно повысить их экономичность, поскольку именно на питание экрана обычно уходит значительная доля заряда батарей современных гаджетов.

Также благодаря использованию новой технологии станет возможным снижение габаритных размеров смартфонов.

— Этого можно будет достичь, печатая антенны телефонов не на отдельных платах, а прямо на поверхности корпусов (с внутренней стороны), благодаря чему удастся сэкономить внутреннее пространство и снизить толщину, — пояснил Алексей Ефимов.

Причем такое расположение антенн может быть востребовано также в авиации и в процессе создания космических аппаратов, при конструировании которых инженеры стараются экономить каждый миллиметр внутреннего пространства.

О перспективах нового принтера «Известиям» рассказали в российской компании «Микрон», которая специализируется на производстве интегральных микросхем.

Блок газоразрядной генерации аэрозольных наночастиц

Источник изображения: Фото: mipt.ru

— Эту разработку я воспринимаю как интересное нишевое решение — технология действительно хорошо подходит для печати относительно габаритных проводящих элементов электроники, к которым относятся антенны, — отметила в беседе с «Известиями» директор по стратегическому развитию ПАО «Микрон» Карина Абагян. — Следующим шагом развития разработки может стать ее задействование в процессе формирования микроэлектронных элементов безмасочным методом, что актуально для рынка мелкосерийных чипов.

Однако некоторые эксперты обратили внимание и на возможные препятствия для внедрения новой техники.

— Такой способ нанесения элементов электроники требует использования достаточно дорогого оборудования, и его применение на первых порах может будет оправданно, скорее всего, только в космической сфере, — отметил представитель Сколковского института науки и технологий. — При этом проводимое исследование можно считать значимой научной работой, поскольку в современной России до последнего времени практически не развивались аэрозольные технологии.

Уже создан опытный образец аэрозольного принтера, и ученые приступили к подготовке его серийного производства при участии промышленного партнера, в качестве которого выступает НИИ электронного специального технологического оборудования. Ожидается, что запуск производства произойдет через несколько лет.


Александр Буланов

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
2 комментария
№1
23.03.2020 09:26
Цитата, q
только в космической сфере, — отметил представитель Сколковского института
Понятно дело: всё, что создано не в Сколково - недостаточно хорошо... Ага...
0
Сообщить
№2
23.03.2020 09:45
Цитата, q
— Для создания электроники мы используем особый аэрозольный принтер, который формирует ее элементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.д.) с помощью осаждения наночастиц металлов на поверхности полимерного материала,
-1
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 14.10 09:38
  • 1
Дискуссия после речи генерала Гринкевича на Варшавском форуме по безопасности (The Guardian, Великобритания)
  • 14.10 07:46
  • 0
Комментарий к "О революции большевиков, танках и любви к Родине"
  • 14.10 01:18
  • 0
Комментарий к "Первый блок транспортного дока "Амур" вывели из цеха"
  • 14.10 00:21
  • 0
Комментарий к "Три признака отступления Америки (The Hill, США)"
  • 13.10 23:49
  • 0
Комментарий к "Танк Т-14 "Армата" сравнили с Ferrari - чем он лучше суперкара"
  • 13.10 22:52
  • 0
Комментарий к "В НАТО заявили, что намеренно скрывают суть последствий применения 5-й статьи"
  • 13.10 21:42
  • 1
Трамп помогает Путину в экономическом противостоянии c Украиной (The New York Times, США)
  • 13.10 17:28
  • 2
Самый мощный в мире пулемет КПВТ для борьбы с дронами получил "Кречет"
  • 13.10 13:44
  • 1
Компактность и точность: За что бойцы хвалят снайперскую винтовку СВДС
  • 13.10 13:20
  • 3
Комментарий к "Объект 292: Т-80 с огромной 152-мм пушкой. Зачем СССР поставил на танк орудие почти от самоходки"
  • 13.10 13:04
  • 1
Эксперт: Минобороны создает военный искусственный интеллект
  • 13.10 00:56
  • 1
Индия предложила план перемирия между Украиной и Россией из трёх пунктов
  • 13.10 00:09
  • 0
Комментарий к "«Рокоссовский спорил со Сталиным». План, спасший тысячи жизней"
  • 12.10 22:15
  • 1
Комментарий к "«Россия больше не дойная корова»: историк Спицын вскрыл истинную причину ярости Запада против Путина"
  • 12.10 21:37
  • 1
В УрФУ разработали титановый сплав, продлевающий срок эксплуатации авиадвигателей